Getting Started with Swift 3.0 on Linux
作者：禅与计算机程序设计艺术
1.简介
欢迎参加Swift语言在Linux系统上的入门课程。作为一项功能强大且新兴的开源编程工具， Swift旨在成为所有开发者和系统管理员使用的高效脚本解决方案。它基于先进的LLVM编译框架，并经过了针对Apple平台的高度优化配置。按照教程指导逐步掌握安装Swift环境并编写基本Hello World程序。通过研读本课程深入理解Swift的工作原理及其应用方法。这份指南特别适用于刚开始学习Swift的新手用户，并假设读者已经具备基础编程知识。
2.准备工作
在开始之前，请确保您的计算机上已安装以下工具：
- Xcode: 专门用于开发Swift应用程序
- Git: 常用版本控制系统
- Docker: 提供运行可选的Swift容器镜像功能
安装完成后，请确保您能够通过命令行界面使用这些工具
3.基础概念和术语
变量：
用于存储数值的数据存储类型被称为变量。Swift语言包含多种数据类型如整数浮点布尔字符串数组等这些基本的数据结构能够满足各种编程需求。
在编程中您可以根据需要选择合适的数据类型的名称并为其分配内存空间以便存放不同的数值信息。
var x = 10 // x is an integer variable initialized to 10
let y = "hello" // y is a constant string variable initialized to "hello"
var z: Double // z is an optional floating-point variable that hasn't been assigned yet
var array = [1, 2, 3] // array is an array of integers
代码解读采用//开始的单行注释表示注释，在代码中添加所需内容。/* */形式的多行注释可以用来对一段代码做更详细的描述。
// This is a single line comment
/*
This is a multi-line
comment
*/
代码解读- 运算符：
运算符号用于执行各种计算任务，如加减乘除等基本算术运算以及更复杂的逻辑操作。此外还包含赋值运算符（如=）、条件判断运算符（如>）、逻辑运算符（如AND, OR）以及组合运算符等。例如以下几种情况：
var sum = x + y // sum equals 10 + length of the string "hello"
if age >= 18 {
print("You are old enough to vote.")
} else {
print("Sorry, you have to be 18 years or older to vote.")
}
var result = x < y? true : false // checks whether x is less than y and assigns true or false accordingly
代码解读- 分支结构：
使用if…else、switch…case等语法可以实现分支结构。
if condition {
// code for when condition is true
} else if anotherCondition {
// additional conditions to check
} else {
// default case
}
代码解读- 循环结构：
使用for…in、while等语法可以实现循环结构。
for i in 0..<array.count {
// iterate through each element of the array
}
while count > 0 {
// keep looping as long as count is greater than zero
}
代码解读- 函数：
函数是一种组织代码的方式。Swift作为编程语言支持将函数作为第一类对象进行存储与传递。您可以在程序中自行定义自己的函数，并使用关键字func来进行定义。
func sayHello(name: String) -> String {
return "Hello, \(name)"
}
var message = sayHello(name: "John")
print(message)
代码解读- 闭包：
它作为一个独立的功能块，在程序执行过程中能够自主运行并完成特定的任务。该功能模块不仅具备独立性特点,还能与其他系统组件进行良好的交互协作关系.在实际应用中,该模块通常会作为其他功能模块的输入端口接收相应的数据信号,也可以将处理后的结果传递给相关处理节点.
let closure = { name in
return "Hello, \(name)"
}
let greeting = closure("John")
print(greeting)
代码解读类/结构体属于面向对象编程（OOP）的核心概念。类具备属性与方法的定义能力，在此过程中体现出灵活性与扩展性特点。相比之下，尽管结构体内含多个字段或成员变量以实现特定功能目标但其设计理念较为保守且缺乏动态性特征。
class Person {
var name: String
var age: Int
init(name: String, age: Int) {
self.name = name
self.age = age
}
func birthday() {
age += 1
}
}
struct Point {
var x: Double
var y: Double
}
代码解读- 属性观察器用于实时监控属性值的变化，并能够检测到这些变化并根据变化执行相应的操作。通过指定willSet和didSet关键字，您可以配置属性观察器以实现特定的功能。
class Observer {
var person: Person?
var fullName: String {
guard let p = person else {
return ""
}
return "\(p.name) (\(p.age))"
}
override var description: String {
return fullName
}
// observe changes to the 'person' property
dynamic var personObserver: PropertyWrapperObserver<Person> {
willSet {
println("\(oldValue?? "<nil>") was replaced by \(newValue?? "<nil>")")
}
didSet {
println("\(oldValue?? "<nil>") was set to \(newValue?? "<nil>")")
}
}
}
let observer = Observer()
observer.person = Person(name: "Alice", age: 30)
println(observer.fullName) // prints "Alice (30)"
observer.person?.birthday() // prints "nil was set to Alice (31)"
代码解读协议（Protocol）是由一系列必须实现的方法、属性以及下标所构成的方法集合。
通过遵循特定 protocol 的方式，则可以指定一个类或者结构体应遵循的行为规范。
在 Swift 中存在三种类型的 protocol：普通 protocol、class protocol 以及 extension protocol。
protocol Greetable {
func greet()
}
class Cat: Greetable {
func greet() {
println("Meow!")
}
}
extension String: Greetable {
func greet() {
println("Hello, \(self)!")
}
}
代码解读4.核心算法和操作步骤以及数学公式讲解
Swift集成了一个功能强大的API集合，支持您方便地编写基于对象、函数式以及命令式风格的应用。本节将简要介绍一些Swift中最常用的API。
-
Array API
Array是Swift中的一种数据结构，它可以存储多个相同类型的元素。它包含很多有用的方法，可以使用户可以方便地对元素进行管理。Array API如下所示：
方法 | 描述
-----|------
contains(_😃 | 检测某个元素是否存在于数组中
append(_😃 | 添加一个新的元素到数组末尾
removeAll() | 从数组中移除所有的元素
filter(😃 | 根据指定的条件过滤数组
reduce(:_😃 | 对数组进行归约操作
map(_😃 | 将数组中的元素转换成另外一种类型 -
Dictionary API
Dictionary是Swift中的另一种数据结构，它可以存储键值对。它可以快速查找和访问元素，使得编码变得简单和快速。Dictionary API如下所示：
方法 | 描述
------|-----
updateValue(_:forKey:) | 更新字典中某个键对应的值
removeValue(forKey:) | 删除字典中某个键对应的值
keys | 获取字典的所有键
values | 获取字典的所有值
merge | 合并两个字典 -
Set API
Set是Swift中的第三种数据结构，它可以存储多个不同类型但唯一的元素。它不能保证元素的顺序，并且不会出现重复元素。Set API如下所示：
方法 | 描述
------|------
insert(_😃 | 添加一个新的元素到集合中
remove(_😃 | 从集合中移除某个元素
union(_😃 | 获取两个集合的并集
intersection(_😃 | 获取两个集合的交集 -
Optional API
Optional是Swift中的一种数据类型，它可以用来代表可能不存在的值。它允许程序员在不需要处理空值时避免崩溃。Optional API如下所示：
方法 | 描述
----|-------
some | 返回非空值
none | 返回空值
isEmpty | 判断是否为空值 -
Enumerations API
Enumerations是Swift中的一种机制，可以让我们根据枚举的成员名称来获取对应的成员值。它可以帮助我们避免使用不必要的硬编码，同时也提高代码的可读性。Enumeration API如下所示：
方法 | 描述
----|----
rawValue | 获取枚举成员的原始值
associatedValue | 获取枚举成员关联的值 -
Functions API
方法 | 描述
—|—
dropFirst | 从序列的开头删除元素
takeWhile | 获取满足特定条件的子序列
compactMap | 过滤并映射子序列
flatten | 把子序列展平到单个序列中
partition | 将序列划分成两组，满足特定条件的元素在前一组，不满足的元素在后一组 -
Numeric type APIs
Swift支持几种基本数字类型，包括整型、浮点型、布尔型和字符型。每个类型都提供了一些有用的方法，可以使用户可以进行数学运算和比较。 -
Sequence Type APIs
Sequence Type是指任何可以提供元素访问的类型，如Array、Dictionary、String、Range等。Sequence Type API提供了许多有用的方法，可以使用户方便地遍历元素。
方法 | 描述
--------|--------
prefix(_😃 | 获取序列的前缀子序列
suffix(_😃 | 获取序列的后缀子序列
first | 获取第一个元素
last | 获取最后一个元素
enumerated() | 获取序列中索引及其元素构成的元组
lazy | 创建惰性序列
map(_😃 | 对序列中的元素进行映射
filter(_😃 | 对序列中的元素进行过滤
forEach(😃 | 对序列中的元素进行遍历
reduce(:😃 | 对序列进行归约操作
sorted() | 对序列排序
reversed() | 对序列逆序
joined() | 将序列连接为一个字符串
reduceRight(:😃 | 对序列进行归约操作，从右边开始
split(separator:) | 通过指定分隔符将序列拆分成多个序列
contains(_😃 | 是否包含某个元素
.indices | 获得序列的下标范围 -
Error Handling API
Error handling是面对不可预知的错误时的一种有效策略。Swift为程序提供了内置的错误处理机制，可以帮助我们快速定位和修复错误。Error Handling API提供了一些有用的方法，可以用来捕获和处理错误。
方法 | 描述
-------|---------
throws | 抛出一个异常
try | 尝试执行某些代码，并捕获错误
do-catch | 捕获错误并执行对应的代码
defer | 在离开作用域之前执行一些代码 -
GCD API
Grand Central Dispatch （GCD）是一种可扩展的多核编程模型，它能够充分利用多核处理机的优势。Swift 提供了一系列的API，可以用来执行异步任务，例如网络请求、后台数据库更新等。
方法 | 描述
-----|-------
async | 执行一个耗时的操作，并返回一个Future
after | 在指定的时间之后启动一个协程
group | 创建一个新的并发组
dispatch_async | 将一个block提交到主队列
dispatch_sync | 在同步线程中执行一个任务
dispatch_queue_create | 创建一个新的DispatchQueue
5.代码实例及解读说明
Hello World!
第一步是建立一个Xcode项目，并将模板页面转为纯Swift。接着在ViewController.swift文件中输入以下代码：
import UIKit
class ViewController: UIViewController {
@IBOutlet weak var label: UILabel!
override func viewDidLoad() {
super.viewDidLoad()
label.text = "Hello, world!"
}
}
代码解读这段代码导入了UIKit库以声明一个类以及一个标志位 并在随后覆盖了viewDidLoad()方法以赋值label显示的内容 在我们运行项目时 屏幕上会出现文本‘Hello, world！’ 这是一个基本的成功迹象
Variables & Constants
Swift中的变量声明方式与C语言具有相似之处。其主要区别在于必须明确指定变量的数据类型。如果未预先指定数据类型的显式声明，则Swift将根据上下文自动确定变量的数据类型。具体包括以下几种数据类型的说明：
- 整数类型中包含有符号和无符号两种形式。
- 浮动点数值型
- 包括但不限于Float型数据
- 如Double型数据
- 还有CGFloat等实例
- 布尔类型的标识符
- 单个字符通常由Unicode编码表示
- 字符串数据体由多个字符组成
下面将展示如何声明并使用不同数据类型的变量：
- 浮动点数值型
var x = 10 // integer variable
let y = "hello" // constant string variable
var z: Double // optional floating-point variable that hasn't been assigned yet
var array = [1, 2, 3] // array of integers
var tuple: (x: Int, y: String) = (x: 10, y: "world") // tuple with named elements
// assign new value to variables
x = 20
z = 3.14
array[0] = 5
tuple.y = "Swift"
代码解读Comments
在编程语言中，我们通过编写文档来传达程序设计意图与实现细节。特别是在Swift编程语言中，默认情况下会生成一系列默认文档说明文件吗？答案是否定的。
// This is a single line comment
/*
This is a multi-line
comment
*/
代码解读Operators
运算是用来完成特定任务的操作符号。在Swift编程语言中提供了丰富的操作类型供开发者使用。具体来说：
- 算术类的操作符号负责基本的数值计算。
- 关系比较的操作符号用于数据之间的比较判断。
- 赋值类的操作标志负责将结果赋给变量。
- 逻辑判断的关键标记帮助实现条件控制流程。
- 位级的操作标记则用于二进制数据的处理。
- 复合型的操作标识涵盖了多个简单指令的结合应用。
- 最后一个条件选择的结果标识则实现了基于条件的不同路径执行功能。
以上实例演示了如何运用这些操作符号：
var sum = x + y // sum equals 10 + length of the string "hello"
if age >= 18 {
print("You are old enough to vote.")
} else {
print("Sorry, you have to be 18 years or older to vote.")
}
var result = x < y? true : false // checks whether x is less than y and assigns true or false accordingly
代码解读Control Flow Statements
程序流程由控制流语句进行调整。 Swift语言提供了以下三种基本控制结构：条件判断、循环迭代以及分支选择机制。以下实例演示了如何利用这些控制结构进行操作：
if condition {
// code for when condition is true
} else if anotherCondition {
// additional conditions to check
} else {
// default case
}
for i in 0..<array.count {
// iterate through each element of the array
}
while count > 0 {
// keep looping as long as count is greater than zero
}
代码解读Functions
功能是安排代码的一种手段。Swift视作第一类对象的这些功能。它可以存放于变量中。也可传递给其他功能使用。下面示例展示了如何定义和调用功能：
func sayHello(name: String) -> String {
return "Hello, \(name)"
}
var message = sayHello(name: "John")
print(message)
代码解读Closures
闭包是一种能够独立执行且自-contained的代码结构，在运行时能够访问其作用域内的变量以及相关的功能模块，并同时捕获当前环境中的变量和参数。在编程逻辑中，闭合通常以参数形式传递给其他功能模块，并通过返回值将结果反馈给调用者。
下面的例子将展示如何定义并调用一个简单的闭合：
let closure = { name in
return "Hello, \(name)"
}
let greeting = closure("John")
print(greeting)
代码解读Classes & Structs
在现代软件开发框架中，默认情况下字符串默认不可变这一特性对于数据完整性具有重要保障作用。然而，在某些特殊场景下如果需要对字符串进行修改则必须通过显式地创建新的字符串实例来实现这一需求。
class Person {
var name: String
var age: Int
init(name: String, age: Int) {
self.name = name
self.age = age
}
func birthday() {
age += 1
}
}
struct Point {
var x: Double
var y: Double
}
代码解读Properties & Property Observers
属性watchers能够响应变化时采取相应的措施。下面的部分展示了如何定义和使用属性watchers：
class Observer {
var person: Person?
var fullName: String {
guard let p = person else {
return ""
}
return "\(p.name) (\(p.age))"
}
override var description: String {
return fullName
}
// observe changes to the 'person' property
dynamic var personObserver: PropertyWrapperObserver<Person> {
willSet {
println("\(oldValue?? "<nil>") was replaced by \(newValue?? "<nil>")")
}
didSet {
println("\(oldValue?? "<nil>") was set to \(newValue?? "<nil>")")
}
}
}
let observer = Observer()
observer.person = Person(name: "Alice", age: 30)
println(observer.fullName) // prints "Alice (30)"
observer.person?.birthday() // prints "nil was set to Alice (31)"
代码解读Protocols
Protocol（协议）是一组规范性要求，在这些规范中包含方法、属性以及下标的实现内容组成的整体。通过遵守这些规范即可定义一个类或结构体所应具备的行为预期。以下面所示的例子为例：
protocol Greetable {
func greet()
}
class Cat: Greetable {
func greet() {
println("Meow!")
}
}
extension String: Greetable {
func greet() {
println("Hello, \(self)!")
}
}
代码解读Basic Numeric Types
Swift语言包含若干基础数据类型，具体包括整数、浮点数、布尔值和字符。各类数据类型提供了丰富的功能集合，通过这些方法可以让用户实现基本的数学运算和比较。以下实例展示了如何利用不同数值类型的API进行操作：
var decimalNumber = Decimal(2.5) // create a decimal number from double
var binaryNumber = BinaryInteger(7) // create a binary integer from integer literal
binaryNumber *= 2 // multiply binaryNumber by 2
let pi = Double.pi // get the value of PI
if floatNum < 0 && intNum == 0 || floatNum!= 0 &&!isEven(intNum) {
// complex logic expression using operators and functions
}
switch grade {
case 1..<4:
println("Fail")
case 4..<7:
println("Pass")
case 7..<10:
println("Good job")
default:
println("Invalid input")
}
代码解读Sequences
以下是对原文的同义改写版本
let names = ["Alice", "Bob", "Charlie"]
names.forEach({ print($0) }) // loop over sequence and print each element
let words = "Hello, world".split(separator: ", ")
words.prefix(2).map({ $0.uppercased() }).forEach({ print($0) }) // uppercase first two words
for index in range {
// execute something based on current index within range
}
代码解读Error Handling
面对不可预见的异常情况时采取的有效应对措施是一种有效的策略。Swift语言为开发者提供了内置的异常处理功能这一特性，在程序开发中能够快速定位并修复这些问题。以下内容将详细说明如何利用ErrorHandler API来进行故障定位与修复的操作
func parseJSON() throws {
let data = try Data(contentsOf: URL(string: "https://example.com"))
let jsonData = JSONSerialization.jsonObject(with: data, options: [])
let dictionary = jsonData as! [String: AnyObject]
let name = dictionary["name"] as? String
if let age = dictionary["age"], let numAge = age as? Int {
// use parsed age here
} else {
throw NSError(domain: "", code: 0, userInfo: nil)
}
}
do {
try parseJSON()
} catch NSError {
println("An error occurred parsing JSON")
}
代码解读Grand Central Dispatch
Grand Central Dispatch（ Grand Central Dispatch ）是一种高度可扩展的多核编程范式 ，它充分地利用了现代多处理器架构的优势 。Swift 为此提供了专门设计的一系列API集合 ，以实现对各种异步操作的支持 ，如网络请求 、后台数据更新等 。以下实例演示了如何利用 Grand Central Dispatch 实现相应的功能
let queue = DispatchQueue(label: "my.queue.identifier")
queue.async {
// perform expensive task asynchronously
}
DispatchQueue.global().sync {
// synchronize block execution with global concurrent queue
}
代码解读Conclusion
这份教程采用初级方式讲解了Swift语言在Linux系统中的基本语法与特点。本文旨在帮助读者掌握Swift编程基础，并通过具体实例说明如何利用它构建应用程序。如有任何疑问，请随时与我联系。